消除环境污染的一个重要方面是加强水质监控，提高用水效率。在人类生存环境日益恶化的今天，建立完整高效的环境监测系统显得非常有必要。但是环境监测点地理位置的分散性一直是建立环境监测系统的难点，如何找到有效的方式建立分散数据的高效而连续的传输是环境监测系统的首要问题。原有的建设独立的无线扩频系统和使用专线的方式不仅需要庞大的建设和运营费用，而且存在着监控网络覆盖范围小和用户数量有限的缺陷。

　　基于无线网络的短消息通讯方式，不仅覆盖范围广，通讯费用低，而且可以实现双向数字传输，是理想的环境保护集中监测系统的通讯方式。

　　 HB-500环保监测系统 针对目前我国环境保护监测系统的实际情况，结合环境监理单位的要求，运用先进的嵌入式软件技术、电子技术、移动通讯技术和服务、网络技术等，推出了基于GSM网络SMS(Short Message Service)方式，以HB—168智能环保监测仪为基础的无线环保集中监测系统---HB-500环保集中监测系统。

　　 GSM短消息具有随时在线、不需拨号、价格便宜、覆盖范围广、投资小等特点，特别适合于需频繁传送小流量数据的应用，如监控／监测，车辆调度／安全等领域

一、系统描述

   1、概述
    HB—500环保集中监测系统的总体结构分为三层：

　　 第一层为管理和监控层，主要完成全网的监控信息的统计、处理和分析、以及排污指标的下达和对排污总量的控制。监控管理层最重要的两部分是数据服务器和监控业务台。数据服务器保存着来自全网各基层终端的所有数据。业务台是监控中心的系统操作平台，负责收集、分析、统计和查询各监控终端的实时数据、历史数据、报警信息等，并生成各种统计报表。

　　第二层为监控站层， 负责对局部区域内务监测点的数据统计、监控，既能单独成为一个监测系统，又可以和多个监控站层一起共同组成上一级管理层网络。

　　第三层为终端监测站层，由多台HB—168环保监测仪通过GSM数据传输平台实现和监控站层之间的数据传输。环保监测仪与在线监测设备(流量计、TOC或DOC、PH计、浊度计等)相连，能自动采集、记录工业企业污染排放状况，对流量数据、TOC(DOC)、PH值及污水处理设备的运行情况等数据能通过SMS上传。现场监控仪(HB-168)还具有扩充本地有线网络的功能，可以通过本系统的底层仪表连接其他有线网络，诸如RS485或者HART网络等，从而可以将本地有线网络无线化。

2、系统规模
     系统的规模完全根据用户的要求进行配置，也可以为特殊用户实现完全符合用户要求的特殊配置。

     系统基本配置如下：

（1）下位机

（2）上位机

专线：DDN专线

（3）其它选配：
     开关量输出卡／HART信号网桥／RS485信号网桥。

     3、系统可靠性
     1)系统能实时监视网络内各台监测仪的运行状态，同时系统能定期进行自诊断并且形成报告。
 　2)对错误信号和系统故障，系统能自动记录并提出警告，这些信号包括：
     a. I／0通道错误；
     b. CPU存储错误；
     c. 无效操作指令；
     d. 通讯故障；
     e. 通讯网络堵塞故障；
     f. 仪表电源故障等。

     4、模块化
     1)系统的软件是模块化的，通过系统组态可以随时增加和删除软件模块。
     2)硬件采用模块化设计，允许将来在容量、性能和功能上进行一定的扩展。

     5、灵活性
     可以建立多个检测中心和一个统一的系统控制中心，这就可以保证任意一个信号都可以同被多个检测中心采集到数据，数据可以在多个层次之间进行传递和流通，有利于各子系统的联锁和互动，但是这些传递和流通必须受到系统控制中心的统一管理。

     6、可扩展性
     系统无论从软件上还是从硬件上都十分容易进行扩充。包括I／0的扩展，通讯方式的变更，监控画面的增加等等。

     7、开放性
     系统采集的所有数据都可以存为历史数据库，  都可以与其他的控制系统或者管理系统进行数据的互联互通。

 　 8、安全性
     所有数据都是通过加密的方式进行传送，通过有效的校验，完全保证数据的安全性和完整性。

二、上位机处理能力

     1、显示更新时间
     系统更新时间由用户设定，最小更新时间为1min。
     所有数据以系统更新周期为基准定时更新所有数据。

     2、显示内容
    系统显示画面一般由系统菜单、静态位图、动态矢量图等构成，操作方式包括按钮、快捷键、文本框、复选框、选项按钮、下拉框、列表框等，并提供完整的帮助提示。

    对于数据的显示最小可以具体到每一个仪表， 可以把数据的流向和任何一个仪表的通讯状况直观的显示出来。

    显示内容包括：
     a. 索引；            b. 数据记录；
     c. 站点分布图；      d. 数据通信设备、通道状态；
     e. 各站场概貌；      f. 系统资源和误差统计；
     g. 各站动态工艺流程  h. 诊断信息；
     i. 报警／事件；       j. 用户帮助；
     k. 实时和历史趋势。
     显示的信息和内容可以根据用户的要求作适当更改。

    3、报警／事件
　　报警／事件具有优先显示权，除在监控画面上单点显示外，对报警或事件状况可以进行列表显示，表中包括标志符(位号)、数值、说明、报警时间和消警时间 (年、月、日、时、分、秒)、位置等。

　　报警具有容易引起警觉的声响输出，并且可以选择语音提示功能；报警声响既可以因为信号的正常而消除，也可由操作员直接消除；对过程变量可以设定多个等级的报警限。
 

　　报警的信息还可以通过多种方式进行扩展：输出到扬声器，发送EMAIL，  发送报警短消息到有关人员等等。

     4、趋势显示
     趋势显示包括实时趋势和历史趋势：

    （1）实时趋势可以根据用户的设定刷新时间进行刷新，它反映了最近的一段时间内系统监测参数的变化趋势， 用户可以直接调整显示的放缩倍数来最直观的了解最新的变化；

　（2）历史趋势可以保存至少三年的数据，用户既可以向前向后浏览，也可以直接跳到某一时间。每幅趋势显示画面可以有八组不同性质、不同颜色的曲线来表示不同的环保参数。

     5、数据显示
     各监测站在操作运行过程中不断将环保参数如流量、TOC(DOC) 、PH值等通过SMS上传，用户既可以以数字的方式显示实时值、累积值、计划值等， 可用表格、棒图显示，还可进行组显示、特定显示等。

     6、诊断
     系统具有自诊断工具，能进行常规性和预防性诊断维护。诊断过程及结果在屏幕上显示并记录。

     7、操作记录
    系统在操作过程中，组态变化、重要环保参数的变化和设备运行状态的改变等都应及时记录，记录的数据包括：

     a. 原状态；
     b. 变化后状态；
     c. 变化时的操作人员；
     d. 变化的日期和时间。

     操作记录值存于操作记录文件中。用户可以查找所有操作记录。

三、中心站处理能力
 

调度中心计算机监控系统主要完成整个监控网络的数据采集和监控管理任务，将各点现场监控仪表传送来的数据信息进行处理、分析及存档，并向现场监控仪表发送调度及控制命令。

     调度中心计算机监控系统具有以下功能：

     a. 对各现场监控仪表数据的实时采集、处理和存储；
     b. 显示各现场监控仪表动态工艺流程图；
     c. 实时和历史数据趋势图、棒状图及其它画面显示；
     d. 对现场的工艺变量、全线工艺设备运行状态进行监视；
     e. 下达调度和操作命令；
     f. 报警和事件管理；
     g. 各种报表的生成和打印；
     h. 网络监视及管理。
 

四、HB-168监测仪特点
 

    1、模块
    1)I／0模块总体描述：
    I／0电路彼此隔离：所有I／0模块和电源之间、逻辑地与现场信号地之间有交流隔离，提供一个安全保护的高隔离值；
     a. 输入端有噪声滤波，能抑制较大的共模、串模电压；
     b. 所有的I／0信号以适应方式解偶；
     c. 能在恶劣环境下连续工作；
     d. 工作温度：-30℃~+60℃
   e. 工作湿度：0-90%（在50℃）
     f. 平均故障间隔MTBF：100万小时
     g. 维护简单、模块可带电插拔
     h. 模块具有浪涌防止器
     2)模拟量输入AI
     4—20mA
     a. 最小分辨率    1 2位(包括符号位)
     b. 满量程精度    ±0．05%FS；±1比特
     c. 转换时间      每个输入<1．5毫秒
     d. 输入电阻      4—20mA    226Ω
     e. 输入隔离      DC/DC转换器；光隔离
     f. 输入保护      5KV瞬间波动和2.5KV振动SWC
     3)数字量输入(DI)
     a. 输入信号      关闭<4K；打开>70KΩ
     b. DC/DC转换器；光隔离
     c. 每路DI的状况由模块前端的LED指示
     d. 输入保护2.5 KV振动SWC
     4)数字量输出(DO)
     a. 数字量输出应是无源接点，类型是常开(NO)接点和常闭(NC)接点。
     b. 输出保护：触点间为1KV，触点和线圈间1．5KV
     c. 接点的容量：24V．DC／2A或250V．AC／2A。
     d. 每个DO的状况由模块前端的LED指示

     2、串行通信模件
     能完成不同通信协议间的转换，支持C语言编程。通信接口采用RS—232C或RS-485串行通信接口，通信速度可在300—1 9200bit／s之间任选。
 

     3、安装附件
     用于安装远程终端站。包括输入／输出模件等设备的全部安装附件、机箱(架)、内部连接电缆(线)、与现场信号连接的端子排等，均由供方提供。供货商提供的安装附件应有30%的余量。

     1)机箱
 

     选用1 9”钢质双门或单门标准尺寸柜，门可以1 80度打开，门上带安全锁。安装在一个用角钢制作的底座上，并做紧固。机箱喷涂的颜色，光洁、美观、耐用。防护等级IP65。

     箱内机架与端子排的布置考虑留有扩展余地且方便维护、检修，柜内布线通过走线槽，柜下端安装接地母线，各个接地与母线连接只需用螺栓固定即可。最低的端子排高于柜底350mm以上。
 

     柜内有照明灯及通风孔或风扇。

     2)布线
 

     柜内布线采用多芯软铜线或专用电缆。以颜色区分用途。线缆的直观部位打上标记符号以便于查找。与端子连接处做好接头或针型插头。

     信号线与电源线分开，满足不同的电压等级要求。

     3)端子
 

     所有输入／输出信号线在机柜内均通过端子连接。端子具有以下要求：

     a. 按信号端子和电源端子以及不同的电压等级分开布置；
     b. 每个端子上有明显的信号标记和编号；
     c. 模拟输入信号所接端子附带实验孔；
     d. 数字量输入信号所接端子附带实验孔；
     e. 数字量输出信号所接端子附带熔断器；
     f. 所有电源输入端子都通过熔断器；
     g. 所有信号端子都具有防雷击及瞬变电压保护功能；
     h. 提供接屏蔽电缆屏蔽层的端子；
     i. 加大端子应用于公共端的连接；
     j. 柜内安装的端子有30%的备用量。
 

     4、电源
     HB—1 68可以向现场二线制仪表回路、无源触点以及继电器提供符合要求的24VDC电源，同时确保间断工作时间不大于1 2小时。
 

五、系统应用领域
 

HB-500环保集中监测系统的无线组网方式不仅可以应用于环保领域，也可广泛应用于水文、油田、电力、车辆等许多需要实现远程数据传输和监控的行业。